衰变常数

衰变方式

α，β，γ衰变的总结

概念

α衰变β衰变γ衰变

定义

不稳定核自发地

放出α粒子而发

生蜕变的过程

核电荷Z发生改变，而核

子数A不变的自发衰变

过程

原子核从激发态

通过发射γ光子

或内转换电子跃

迁到较低能态的

过程

反应式4

2

XY+AA

ZZ







；

1

:AA

ZZe

XY





，

1

:AA

ZZe

XY





，

1

:AA

ZiZe

ECXeY





；

AA

ZZ

XX

；

反应后的

产物

子核和α粒子

子核和β-，β+粒子，中

微子

能量较低的原子

核，γ光子和内转

换电子

衰变能能

量范围

4~9Mev；处于激

发态的原子核进

行α衰变其衰变

能可能大于

9MeV

最大能量范围：几十kev~

几Mev；

kev~十几Mev；

半衰期范

围

10-7s~1015s；10-3s~1024a10-6~10-4s

元素范围

质量数较大

(A>140)的核素

能够发生α衰变，

(N<82)的只有少

数核能够发生α

衰变。

β衰变几乎遍及整个元

素周期表

处于高能态的原

子核退激时即能

发生γ衰变

发生的条

件（能量）

M

X

(Z,A)>M

Y

(Z-2

,A-4)+M

He

(2,4)或

Δ(Z,A)>Δ

(Z-2,A-4)+Δ

(2,4)；

β-衰变：

M

X

(Z,A)>M

Y

(Z+1,A)

或

Δ(Z,A)>Δ(Z+1,A)

β+衰变：

M

X

(Z,A)>M

Y

(Z-1,A)+2m

e

或

Δ(Z,A)>Δ(Z-1,A)+2m

e

c2

EC过程：

M

X

(Z,A)>M

Y

(Z-1,A)+ε

i

/c2

或

Δ(Z,A)>Δ(Z-1,A)+ε

i

；

原子核处于激发

态；

物理理论穿透库仑势垒；β衰变的费米理论单质子模型；

α，β或γ

的能量与

衰变能的

关系

0

A

ET

A4





；

Tβ

=E

βmax

≈E

0

γ光子的动能近似

等于衰变能：Eγ

≈E

0；

影响半衰

期的因素

α粒子的质量、能

量，势垒高度、

厚度

跃迁矩阵元的大小决定

了β衰变的快慢

γ光子能量和跃迁

时带走的角动量

衰变能对

衰变的影

响

一般而言，衰变

能越大，α粒子

穿透库仑势垒概

率越大，衰变常

数越大，α衰变

越容易发生；

有萨金特（Sargent）定律：

β衰变的半衰期与β粒

子最大能量（近似为衰变

能）存在很强的依赖关

系；衰变能越大，衰变越

容易发生；

一般而言，衰变能

越大，γ跃迁概率

越大，γ衰变越容

易发生；

角动量对

衰变的影

响

角动量守恒，因

为强相互作用与

电磁相互角动量

守恒；α粒子带

走的角动量越

小，衰变越容易

发生，这是由α

粒子穿透势垒的

离心势造成的

在β衰变的孤立系统中，

角动量守恒，轻子带走的

轨道角动量越大，跃迁级

次越高，衰变越难发生；

角动量守恒，因为

γ衰变为电磁力

作用的结果，γ衰

变带走的角动量

越多，跃迁概率越

小

宇称对衰

变的影响

是

宇称守恒，

i

(1)l

f



因为

α衰变是核力与

电磁力参与的结

果，在强相互作

用和电磁相互作

用中，宇称是守

恒的；

宇称不守恒，β衰变中放

出电子和中微子，电子-

中微子场与原子核的相

互作用为弱相互作用，弱

相互作用中宇称不守恒；

宇称守恒，γ衰变

为电磁力作用的

结果，电磁相互作

用中宇称守恒。

宇称奇偶性和角

动量奇偶性相同

时为电多级辐射，

宇称奇偶性与角

动量奇偶性相反

时为磁多级辐射；

发射粒子

的能量分

布

分立谱，可以此

测量原子核的能

级图；

β-和β+衰变中β粒子的

能量是连续谱(三体问

题),而EC衰变的中微子

能量是分立谱；

分立谱，发射γ光

子的能量也可用

于测量原子核的

能级图；

跃迁选择

定则

无

允许跃迁：

ΔI=0，±1Δπ=+1；

一级禁戒跃迁：

ΔI=0，±1，±2

Δπ=-1；

n级禁戒跃迁：

ΔI=±n,±(n+1)

Δπ=(-1)n

从角动量守恒和

宇称守恒即跃迁

概率可导出γ的

选择定则

穿透力和

电离能力

纸张、mm～cm

空气，穿透能力

弱，但电离能力

最强

几mm金属，穿透能力和

电离能力比α离子弱，比

γ光子强

“～几cm铅”，穿

透能力最强但由

于不带电，几乎没

有电离能力

出射电子

是否事先

存在？

核子存在，但需

要形成

β和中微子事先都不存

在，是核子在不同状态之

间跃迁产生的

事先不存在，是原

子核在不同能态

跃迁产生的